Álvaro López García - Técnicas de observación en astronomía óptica

Información en la web

Información complementaria, que consideramos de interés para el lector, puede localizarse fácilmente en la web. Algunas palabras clave, relacionadas con el contenido de este libro, pueden ser las siguientes:

- Gnomon y cuadrantes solares.

- Observación astronómica: El cielo a simple vista.

- El sistema solar: Planetas, satélites, cometas. Asteroides.

- Las estrellas: binarias, variables, cúmulos.

- Cielo profundo: Nebulosas, galaxias.

- Telescopios: puesta en estación, manejo.

- Fotografía astronómica, utilización de CCD’s.

- Astrometría con CCD’s.

- Fotometría y Espectroscopía con CCD’s.

- Obtención de Mapas celestes y efemérides.

- Astrometría, Fotometría y Espectroscopía.

- Constantes y datos astronómicos.

Algunos centros de referencia a nuvel internacional, que publican información relevante para estudiosos, aficionados y profesionales son los siguientes:

- Naval Observatory, Washington (USNO, EEUU).

- Minor Planet Center (MPC, EEUU).

- Institute of Applied Astronomy (IAA, St.Petersburg, Rusia).

- Observatoire d’Strasbourg (Francia).

Dejamos en manos del lector su localización y actualización.

Capítulo 1

La Astronomía como Ciencia observacional

1.1 La Astronomía

La Astronomía es la Ciencia dedicada al conocimiento de los astros , objetos que se encuentran mas allá de nuestra atmósfera. También se ocupa del estudio de los fenómenos transitorios (eclipses, manchas y llamaradas solares, variabilidad estelar, ocultaciones y pasos de satélites y pequeños planetas) que se producen en y entre los astros.

Si consideramos las Ciencias según su carácter experimental, la Astronomía pertenece al grupo cuyos experimentos son reproducibles, siendo hasta la fecha el prototipo de ciencia de observación.

Según el esquema general de la adquisición de conocimientos científicos, podemos mostrar la siguiente representación:

Los modelos científicos , expresión concreta de las teorías, mas generales, predicen resultados a determinados experimentos, que deben contrastarse con el propio modelo. De este modo, se refinan (o rechazan) los modelos teóricos y se diseñan nuevos experimentos. La utilización de modelos numéricos es una nueva y potente herramienta.

La observación astronómica , basada en el análisis de la radiación electromagnética procedente de los astros, es un proceso complejo, sujeto a errores que, a veces, son difíciles de evaluar. El avance de los conocimientos astronómicos viene limitado por las medidas, los medios, el lugar y el tiempo disponibles e, indudablemente, del progreso de otras ciencias afines.

1.2 Astronomía y Física

Un hecho que debe señalarse, a la par que el carácter observacional de la Astronomía, es la implicación de las teorías físicas en el comportamiento a gran escala y la evolución temporal de los astros.

En una exposición esquemática, podemos enumerar los cuatro ‘campos de fuerza’ de la Naturaleza:

· Campo gravitatorio:es una fuerza atractiva de largo alcance que actúa sobre todas las partículas con masa. La partícula responsable de esta atracción es el largamente postulado y recientemente descubierto ’bosón de Higgs’. Este campo es el responsable del comportamiento a gran escala, planetaria, galáctica, etc., de la materia en el Universo. En la aproximación clásica su efecto decrece con el cuadrado de la distancia.

· Campo electromagnético:es la fuerza, para nosotros familiar, que actúa sobre las partículas cargadas eléctricamente. El fotón es la partícula de intercambio para esta fuerza. Está relacionado con la radiación de las estrellas y los campos magnéticos cósmicos. Decrece con el cuadrado de la distancia, pero la compensación global de cargas impide que se manifieste a gran escala.

· La interacción débil:es responsable de la radioactividad. Se manifiesta como una interacción repulsiva de corto alcance que actúa sobre los electrones, neutrinos y los quarks. Los bosones W y Z son los que median en esta fuerza. Está asociada a la desintegración radiactiva y establece un equilibrio entre los componentes básicos del átomo, neutrón, protón y electrón.

· La interacción fuerte:es la fuerza responsable de la unión de los Técnicas de Observación quarks para formar neutrones y protones, y de la unión de estos para formar el núcleo atómico. Las partículas de intercambio que median esta fuerza son los gluones.

De todas ellas, la fuerza gravitatoria es la principal responsable del comportamiento dinámico de los objetos astronómicos como planetas, satélites, estrellas y galaxias y, siendo la más débil, compite ventajosamente con las otras fuerzas, incluso a cortas distancias.

Como ejemplo, podemos considerar la evolución estelar , una vez terminada la combustión nuclear de las zonas centrales de la estrella e iniciado el colapso de sus capas externas hacia el centro. En los párrafos siguientes se describen las distintas situaciones que se pueden presentar.

Las enanas blancas son estrellas colapsadas cuya presión gravitatoria es soportada por la nube de los electrones atómicos, en estado degenerado, con un comportamiento análogo al de un metal. Se puede considerar que actúa la interacción débil sobre estos electrones. Estos objetos, de radio similar al de la Tierra, tienen densidades miles de veces la del agua y su masa es inferior a un determinado valor. Por encima de éste, la estrella sigue colapsando y alcanza un estado físico diferente. Su nombre procede de su pequeño tamaño y su elevada temperatura superficial.

Las estrellas de neutrones , descubiertas a partir de los púlsares , objetos radio que emiten pulsos electromagnéticos de elevada frecuencia y regularidad, son objetos colapsados, en los que la presión gravitatoria externa es soportada por la estructura de neutrones en que llegan a transformarse los átomos normales, una vez vencida la fuerza eléctrica repulsiva que impide la inclusión de los electrones en los núcleos atómicos. Aquí actúa la interacción fuerte sobre las partículas atómicas. Estos objetos, de algunos kilómetros de diámetro, tienen densidades similares a los núcleos atómicos, frecuencias de rotación de varias vueltas por segundo y una estructura interna similar a un cristal. Su masa es superior a la masa de las enanas blancas, pero existe también un nuevo límite, más allá del cual las fuerzas nucleares no son capaces de soportar la presión de las capas externas de la estrella colapsada.

Llegamos así a los llamados agujeros negros , objetos en los que la fuerza gravitatoria no encuentra oponente a su tendencia a llevar la materia hacia su centro de gravedad. Son objetos colapsados que afectan a la materia circundante pero que son prácticamente invisibles. Fueron predichos por la Teoría de la Relatividad General, y se encuentran en el centro de muchas galaxias, siendo auténticos sumideros de materia y origen de grandes perturbaciones.

En otro orden de cosas, la evolución general del Universo (expansión o contracción indefinidas, oscilación) depende en último lugar de su densidad media y, por tanto, de su masa. Las enigmáticas ’materia y energía oscuras’ representan un actual reto en nuestra comprensión del Universo.